八年级物理沪科版第十章 第1节 科学探究：杠杆的平衡条件（共31张幻灯片）

八年级物理（HK） 教学课件
物理沪科版 八年级全册
第十章 机械与人
第十章　机械与人
第 1节　科学探究：杠杆的平衡条件　
1.认识杠杆，能分清杠杆的五要素.
2.通过实验，探究杠杆的平衡条件及应用.
3.知道省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆的特点，会画力臂.
4.知道杠杆在生活中的应用.
学习目标
新课目标
新课引入
人的力量是有限的，但人类的智慧是无穷的，人类在漫长的历史中创造了各种各样的工具，使工作更省力、更方便，这些工具统称为机械.
这些工具在使用时，有什么共同特点？
它们工作时，能绕一个固定点转动.
树枝剪
抽水机
铡纸刀
开瓶器
钳子
核桃夹
指甲剪
衣服夹
镊子
筷子
新课讲解
认识杠杆
一
下面是生活中常见的几种机械，你能说出它们共有的特点吗？
F1
F2
o
支点：杠杆绕着转动的支撑点O
动力：使杠杆转动的力F1
阻力：阻碍杠杆转动的力F2
它们都有一根能绕着固定点转动的硬棒.在物理学中，这种在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒称为杠杆.
支 点(O)：杠杆绕着转动的点.
动 力(F1)：使杠杆转动的力.
阻 力(F2)：阻碍杠杆转动的力.
动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离.
阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离.
F1
F2
l1
o
l2
为了便于描述，我们引入力臂的概念.如下图所示，通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线.从支点到力的作用线的距离叫做力臂.
①杠杆五要素：
l2
l1
B
F2
O
F1
A
F2
B
O
A
F1
作力臂的方法
找出支点的位置
从支点作动力、阻力作用线的垂线
确定动力、阻力作用线
标垂足，定力臂
画出图中杠杆各力的力臂
F1
F2
l1
l2
F1
F2
l1
O
l2
O
典例与精析
提出问题：杠杆平衡时，动力、动力臂和阻力、阻力臂之间存在怎样的关系呢？
猜想与假设：类似于二力平衡条件，杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂可能存在某些数学运算相等的关系.
假设一： F1＋l1=F2+l2
假设二： F1－l1=F2-l2
假设三： F1/l1=F2/l2
假设四： F1×l1=F2 × l2
F1
F2
O
l1
l2
实验与探究
杠杆的平衡条件
二
设计实验与制订计划
如图所示的是一种用来探究杠杆平衡条件的实验装置.它由一根中部悬挂在支架上、两端分别有一调节螺母、上面有刻度的硬杆以及若干钩码组成.
实验时，分别改变支点两边悬挂钩码的个数和悬挂位置，探究杠杆平衡时动力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系.
(1)把杠杆用细线挂在铁架台上，调节两端的平衡螺母，使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡(便于测量力臂).
(2)给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆平衡.这时杠杆两端受到的作用力等于各自钩码的重力.把支点右边的钩码重量当作动力F1，支点左边的钩码重量当作阻力F2；量出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把数值填入表中.
进行实验与收集证据
（3）改变阻力和阻力臂的大小，相应调节动力和动力臂
的大小，再做几次实验.
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
0.5
2
1
1
2
1
2
2
1
3
2
1
0.5
4
交流与合作
数据分析：由表格中的数据可知，动力与动力臂的乘积恰好等于阻力与阻力臂的乘积.
杠杆平衡的条件是，动力×动力臂=阻力×阻力臂.
结论：
F1l1=F2l2
它的含义：如果动力臂是阻力臂的几倍，那么动力就是阻力的几分之一.
评估
想一想，自己的探究过程和探究结果是否合理，猜想与所得的结果是否有差异.注意发现新的问题，吸取经验教训，改进探究方案.
我国2000多年前《墨经》中对杠杆原理的利用——捣谷的舂和井上汲水的桔槔.
杠杆的运用
三
F1
F2
动力臂l1
阻力臂l2
O
由 F1l1=F2l2
∵l1 〉l2
∴F1〈 F2
这是省力杠杆
1.省力杠杆
省力杠杆特点：动力臂大于阻力臂，动力小于阻力.
在生活中，你发现了哪些工具是省力杠杆？
我们在使用省力杠杆时，省了力，但费动力作用点移动的距离.
阻力臂l2
由 F1l1=F2l2
∵l1 〈 l2
∴F1 〉 F2
这是费力杠杆
2.费力杠杆
F2
F1
动力臂l1
O
费力杠杆的特点：动力臂小于阻力臂，动力大于阻力.
在生活中，你发现了哪些工具是费力杠杆？
使用费力杠杆，虽然费了力，但却省了动力作用点移动的距离.
物理实验室中，我们使用的天平就是等臂杠杆.
托盘天平
物理天平
3.等臂杠杆
特点：动力臂等于阻力臂，动力等于阻力.
三类杠杆：
若l1＞l2，则F1 ＜ F2
若l1= l2，则F1 ＝F2
若l1＜l2，则F1＞ F2
省力杠杆
等臂杠杆
费力杠杆
小结：
判断杠杆的类型，实际就是比较动力臂和阻力臂的大小
根据支点相对于动力与阻力作用线的位置关系，杠杆可分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆.
归纳与小结
科学探究
：杠杆的平衡条件
认识
杠杆
定义：在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒，叫做杠杆
支点(O)、动力(F1)、阻力(F2)、动力臂(l1)、阻力臂(l2)
杠杆的五要素
杠杆的平衡条件
F1l1=F2l2
杠杆的运用
省力杠杆
l1 ＞l2 ，F1＜ F2
费力杠杆
l1 ＜l2 ，F1＞ F2
等臂杠杆
l1 =l2 ， F1= F2
课堂小结
1.如图所示，用一根自重可以忽略不计的撬棒撬动石块.若撬棒C点受到石块的压力是1 500 N，且AB=1.5 m，BC=0.3 m 、CD=0.2 m，则要撬动该石块所用的力最小应为 （ ）
A.500 N
B.300 N
C.200 N
D.150 N
D
课堂训练
2.如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，在下列情况中，杠杆还能保持平衡的是（ ）
A.左右钩码各向支点移一格
B.左右各减少一个钩码
C.左右各减少一半钩码
D.左右各增加两个钩码
C
3.下列工具在正常使用中，属于费力杠杆的是（ ）
A．起瓶器
B．切纸铡刀
C．食品夹
D．羊角锤
C
∟
∟
F2
O
F1
l2
l1
4.如图所示，一个绕O点转动的杠杆，动力臂l1及阻力臂l2 ，在图中作出阻力F2以及动力F1的示意图.
5.如图中的男孩重500N，女孩重350N，当男孩离跷跷板的转轴70cm时，女孩应该坐在哪里才能使跷跷板在水平位置上平衡？
解：已知：F1=500N，l1=70cm，F2=350N.
由F1l1=F2l2得:
l2=F1l1/F2 = 500N×70cm÷350N=100cm.
谢谢聆听！
谢谢
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